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Messtechnische Charakterisierung des Störeinflusses hochohmiger Prüfspitzen in koplanaren Wellenleitern

31.12.2003

Der Test integrierter Mikrowellenschaltungen und schneller digitaler Schaltkreise erfordert neue Prüfkonzepte, die sich durch Breitbandigkeit und eine möglichst geringe Rückwirkung auf den zu testenden Schaltkreis auszeichnen. Im Gegensatz zu Mikrowellenprüfspitzen, die für einen Bezugswellenwiderstand von 50 Ohm ausgelegt sind und damit für viele Schaltkreise eine zu große Last darstellen, besitzen hochohmige Prüfspitzen durch einen in die Spitze eingebauten Vorwiderstand nominelle Lastimpedanzen von 1 kOhm und höher. Die Annahme eines frequenzunabhängigen, konstanten Wertes für die Lastimpedanz ist jedoch insbesondere bei sehr schnellen Signalen nicht mehr zulässig. Deswegen wurde in einer Untersuchung, die zusammen mit der High Speed Microelectronics Group am National Institute of Standards and Technology in Boulder, Colorado, durchgeführt wurde, der tatsächliche, frequenzabhängige Störeinfluss hochohmiger Prüfspitzen auf koplanare Wellenleiter in einem Frequenzbereich bis 40 GHz messtechnisch charakterisiert.

Die Beschreibung des Störeinflusses erfolgt im Gegensatz zu anderen Studien, in denen lokale Veränderungen der Wellenleitereigenschaften abgeschätzt werden, erstmalig mit Hilfe einer Zweitordarstellung mit vernachlässigbarer räumlicher Ausdehnung. Dieses Zweitor kann mit On-Wafer-Streuparametermessungen sehr genau bestimmt werden, und die zugehörige Lastimpedanz stimmt mit Werten, die aus der Übertragungsfunktion der hochohmigen Prüfspitze sowie Messdaten des verwendeten Abschlusses berechnet wurden, gut überein. Ein Vergleich mit Messungen zeigt darüber hinaus, dass bei genauer Kenntnis der koplanaren Wellenleitereigenschaften und der Zweitorbeschreibung des Störeinflusses das Verhalten des durch die hochohmige Prüfspitze belasteten Schaltkreises im Voraus berechnet werden kann. Diese Berechnung erlaubt damit bereits vor dem Einsatz der hochohmigen Prüfspitze eine grundsätzliche Abschätzung der Störeinwirkung der Prüfspitze auf den Schaltkreis.